CN1818099A - 高效益冶金炉及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明从原子分子层面研究了冶金炉的炉内过程，并提出了增大气固一次接触界面来解决这种传统冶炼缺陷的方法：即“大界面薄焦(煤)炭(料)层耦合小截面厚料层和还原区再加还原性气体”高效益实现气固反应物之间的化学反应的新工艺。实现本工艺，是靠一种上小下大喇叭形炉腔结构；氧化区设内外双面供氧和还原区设内外双面供还原性气体的新型冶金炉及工艺来完成，由此产生的最大效益是可低成本的提高单位产量，其综合指标在本领域领先。本发明可广泛用在其它有色金属和非金属矿料高效、清洁的熔、炼和烧结上，而且生产成本很低，社会和经济效益巨大。

Description

高效益冶金炉及工艺

技术领域

本发明涉及一种冶金炉及工艺，更具体地说，本发明涉及一种增大固相物与气相物之间一次接触界面，低成本实现高产量的冶金高(竖)炉及工艺。

背景技术：

国内外已有的焦炭料柱冶金高(竖)炉及工艺，其焦炭一般都是在炉内成一整柱体，氧气从焦炭料柱外单面送入进行氧化反应，由于这种单面气固之间的一次接触界面小，结果造成炉内焦炭氧化反应速度低，故冶金炉的产量就无法提高。至今沿用的这种传统方法，一直困绕着冶金炉技术的发展。

发明内容：

本发明从原子分子层面研究了已有冶金炉的炉内过程，并提出了增大气固反应物之间的一次接触界面，来解决这种传统冶炼技术缺陷的方法：即“大界面薄料(焦炭、煤炭、矿料)层耦合小截面厚料层和还原区再加还原性气体”高效益实现反应物之间化学反应的新工艺。实现本工艺，是靠一种上小下大喇叭形炉腔结构；氧化区设内外双面供氧和还原区设内外双面供还原性气体的新型冶金炉来完成。

下面进一步说明实现本发明的具体方法：

根据新工艺的要求，新型冶金炉的上部还原区采用小截面高径比大的锥体空间结构；下部氧化区采用大斜面低空间结构；并在冶金炉氧化区底部中间设置一种上下两个连在一起的炉篦(上部的小柱桶炉篦伸进在还原区内)；又在炉体下部氧化区大斜面部位设置数排供氧进口和上部小截面还原区部位设置数排供还原性气体进口。在这种结构和设置的氧化区，焦(煤)炭被大面积摊开成薄层，氧气从下炉篦和壳体供氧口内外双面喷进，这样一来，就使焦(煤)炭和氧气之间的一次接触界面成倍增大，并将焦(煤)炭夹在中间进行快速、高效的燃烧，也就是加快了氧化反应： 进行的速度。当大量的生成物进入上部还原区进行： ； 等反应时，因其小截面高空间腔体，使焦(煤)炭和矿料呈高径比大的柱状。这样就使反应物之间有了充分的接触过程；小截面还提高了上升热流体和反应物的流速，其结果就加快了对流换热，使还原区料层的温度升高，同时又快速补足了反应物的数量；为了进一步增加还原反应物的数量，本发明又从还原区内外双面喷进还原气体(外面还原气体从炉子上部还原区部位的供气口喷进，里面的还原气体从上部的小柱桶炉篦送入)。这些因素就必然加快铁矿石还原反应的速度，使反应进行的既充分又完全。从而使这种新工艺实现了高效、清洁、低成本、高强度冶炼优质铁的目的。

附图说明：

附图是本发明的示意图，它由下炉篦1、下部气体进口2、上炉篦3、上部气体进口4、炉体5、气体出口6(根据具体要求气体出口也可布置在炉体上部的一侧)、加料口7、小截面厚料层区8、大界面薄料层区9和出料口10组成。炉内是按大界面薄料层耦合小截面厚料层进行化学反应。

下面根据附图进一步说明高效益冶金高(竖)炉及工艺应用时具体的特征：

1.附图所示的冶金高炉及工艺用于焦(煤)炭炼铁，下部氧化区进气口和下炉篦双面喷进氧气，上部还原区进气口和上炉篦双面喷进还原气体(这样可大幅降低焦炭)，气固相反应物之间一次接触界面成倍增大，焦(煤)炭氧化反应迅速，炉内温度高，冶炼速度快，单位产量高，而生产成本低。

2.附图所示的冶金竖炉及工艺用于直接还原海棉铁，炉体的上下部进气口和上下炉篦喷进的都是还原性气体，气固相反应物之间一次接触界面成倍增大，还原反应速度快，单位产量高，而生产成本较低。

3.附图所示的冶金炉及工艺用于无焦炭化铁，上下炉篦和炉体的全部进气口交错排布喷进的都是可燃气体和空气(氧气)，同相物(气相物)燃烧速度迅速，炉内温度高，气固相反应物之间一次接触界面成倍增大，化铁速度快，单位产量高，生产过程高效、清洁，成本很低。

4.附图所示的冶金炉及工艺用于少焦(煤)炭化铁，炉体的上下部进气口交错排布喷进一定比例的可燃气体和空气(氧气)，上下炉篦喷进的是空气(氧气)；或根据要求下炉篦喷进空气(氧气)，上炉篦喷进一定比例的可燃气体和空气(氧气)。气相物燃烧速度迅速，气固相反应物之间一次接触界面成倍增大，炉内温度高，化铁速度快，单位产量高，而化铁的成本比焦炭低。

5.附图所示的冶金炉及工艺，应用于其它金属和非金属块料的熔、炼和烧结时，根据具体要求，可分别按上述1、2、3、4中的一种方法喷进氧化剂或还原剂进行炉内化学反应过程，由于新工艺成倍实现了气固反应物之间高效益的一次接触，因此可高效、清洁、低成本提高单位产量。

本发明的效益是：

1.由于增大了炉内气固反应物之间的一次接触界面，因此可成数倍提高燃料的燃烧速度，炉内温度高，冶炼速度快，生产成本很低。

2.本发明可实现还原性气体替代焦(煤)炭冶炼金属，生产过程高效、清洁，成本很低。

3.本发明还可广泛用于其它有色金属和非金属矿料高效、清洁，低成本的熔、炼和烧结。

Claims (6)

1.一种高效益冶金炉及工艺，由炉体、进气口、出气口、加料口、出料口组成，其特征在于：炉腔是上小下大喇叭形结构；炉底设置了上下两个连在一起的炉篦；炉体的氧化区和还原区分别设置了数排进气口；炉内是按大界面薄料层耦合小截面厚料层进行化学反应。

2.权利要求1所述的高效益冶金炉及工艺用于焦(煤)炭炼铁，其特征在于：炉体的氧化区进气口和下炉篦喷进的是氧气，炉体的还原区进气口和上炉篦喷进的是还原性气体。

3.权利要求1所述的高效益冶金炉及工艺用于还原海棉铁，其特征在于：炉体的上下部进气口和上下炉篦喷进的是还原性气体。

4.权利要求1所述的高效益冶金炉及工艺用于无焦(煤)炭化铁，其特征在于：炉体的上下部进气口和上下炉篦，都是交错排布喷进可燃性气体和空气(氧气)。

5.权利要求1所述的高效益冶金炉及工艺用于少焦炭化铁，其特征在于：炉体的上下部进气口都交错排布喷进一定比例的可燃气体和空气(氧气)，上下炉篦喷进的是空气(氧气)；或根据要求下炉篦喷进空气(氧气)，上炉篦喷进一定比例的可燃气体和空气(氧气)。

6.权利要求1所述的高效益冶金炉及工艺应用于其它有色金属和非金属块矿料的熔、炼和烧结时，其特征在于：根据具体要求，可分别按权利要求2至5中的方法实现炉内化学反应。

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